穩態動力分析的案例
淺談Abaqus穩態動力學分析的幾種方法
Abaqus穩態動力學分析包含以下三種方法：
直接穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Direct）
模態穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Modal）
子空間穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Subspace）
① 直接穩態動力學
在直接穩態動力學分析中，系統的穩態諧波響應是通過對模型的原始方程直接積分計算出來的。
當系統具有以下特征時，不能提取特征模態，則可用直接法進行穩態響應分析：
l存在非對稱剛度；
l包含模態阻尼以外的其他形式阻尼；
l必須考慮粘彈性材料特性（具有頻變特性）。
進行直接穩態動力學分析不需要提取系統的特征模態，而是在每個頻率點對整個模型進行復雜的積分運算。因此，對于具有大阻尼和頻變特性的模型，應用直接法求解比模態分析法精確，但耗時較多。
② 模態穩態動力學分析
模態穩態動力學分析方法是基于模態疊加法求解系統的穩態響應。在求解模態穩態響應之前必須先提取無阻尼的特征模態，通過變換使系統解藕，得到一組用模態坐標表示的單自由度運動方程。求解各個單自由度運動方程得到系統在模態坐標下的穩態響應后，通過變換最后獲得系統在物理坐標下的穩態響應。
模態穩態動力學分析具有以下特點：
l分析速度快，耗時最少（相比直接法和子空間法）；
l計算精度低于直接法和子空間法；
l不適于分析具有大阻尼特征的模型；
l不適于分析具有粘彈材料（頻變特性）的模型。
另外需要注意，使用基于模態的分析方法時，用戶必須確定需要保留的特征模態，以確保用這些模態能夠精確描述系統的動力學特征。
③ 子空間穩態動力學分析
與模態動力學分析不同，子空間穩態動力學分析是將運動方程投影到一組特征模態上再進行求解。
展開 Abaqus穩態動力學分析的幾種方法
Abaqus穩態動力學分析包含以下三種方法：
直接穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Direct）
模態穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Modal）
子空間穩態動力學分析（Steady-stats dynamics,Subspace）
① 直接穩態動力學
在直接穩態動力學分析中，系統的穩態諧波響應是通過對模型的原始方程直接積分計算出來的。
當系統具有以下特征時，不能提取特征模態，則可用直接法進行穩態響應分析：
l 存在非對稱剛度；
l 包含模態阻尼以外的其他形式阻尼；
l 必須考慮粘彈性材料特性（具有頻變特性）。
進行直接穩態動力學分析不需要提取系統的特征模態，而是在每個頻率點對整個模型進行復雜的積分運算。因此，對于具有大阻尼和頻變特性的模型，應用直接法求解比模態分析法精確，但耗時較多。
② 模態穩態動力學分析
模態穩態動力學分析方法是基于模態疊加法求解系統的穩態響應。在求解模態穩態響應之前必須先提取無阻尼的特征模態，通過變換使系統解藕，得到一組用模態坐標表示的單自由度運動方程。求解各個單自由度運動方程得到系統在模態坐標下的穩態響應后，通過變換最后獲得系統在物理坐標下的穩態響應。
模態穩態動力學分析具有以下特點：
l 分析速度快，耗時最少（相比直接法和子空間法）；
l 計算精度低于直接法和子空間法；
l 不適于分析具有大阻尼特征的模型；
l 不適于分析具有粘彈材料（頻變特性）的模型。
另外需要注意，使用基于模態的分析方法時，用戶必須確定需要保留的特征模態，以確保用這些模態能夠精確描述系統的動力學特征。
③ 子空間穩態動力學分析
與模態動力學分析不同，子空間穩態動力學分析是將運動方程投影到一組特征模態上再進行求解。
展開 Abaqus|基于模態阻尼的穩態動力分析以及減振產品開發與優化問題
而頻響應曲線——激勵頻率與響應（位移、加速度等）的關系曲線就是一個直觀效果展示方式，即可以評價特定頻率下減振措施的減振效果，也可以觀察到具有減振效果的頻帶有多寬（這對于實際問題的魯棒性非常重要，因為材料與激勵并不會像分析計算模型一樣那么理想）。為了獲得如圖0所示的頻響曲線，可以進行穩態分析。為了在最終的頻響曲線中考慮到材料或者減（吸）振器阻尼耗能的頻率相關特性，就可以利用模態阻尼。本文主要介紹相關概念以及在Abaqus中的實現過程，并進而引出減振產品（結構）開發與優化問題的提法。
▲圖0 頻響曲線
2. 穩態動力學分析
在簡諧激振作用下的強迫振動，包含過渡過程和穩態響應兩部分。由于結構中不可避免地會出現阻尼力，過渡過程是迅速衰減的瞬態振動；同系統的穩態響應相比較，這種瞬態振動在某些問題中是相對次要的，因而可以不與考慮。所討論的穩態動力學分析(SteadyState Dynamics)是指在簡諧激勵作用下的系統穩態響應。盡管穩態分析是針對諧振激勵，但是由于任意一個振動激勵我們都可以通過看作是頻域上若干簡諧激勵的疊加，因此穩態分析對于控制某個隨機的振動過程也非常重要。可以指導減振產品開發與優化。
在Abaqus中的三種穩態動力分析計算方法：Direct, modal，subspace。對于三種方法的適用性可以參考Abqus用戶手冊或者《Abaqus動力學有限元分析指南》。由于modal方法的計算量較小便于快速評估產品方案，因此這里主要介紹基于modal法穩態分析得到頻響曲線。
3. 模態阻尼
對于粘彈性材料來說，材料本身的耗能特性就與頻率相關；而由粘彈性材料與其他材料一起制作而成的構件在不同頻率（或者不同模態/陣型/mode shape））對應的耗能特性（阻尼）并不一樣，由此引入模態阻尼的概念。
展開 Abaqus動力學分析的介紹
一、 abaqus動力學分析的分類
1、模態分析（frequency）；
2、瞬態動力學分析（子空間顯式動力學分析（Dynamic Subspace）、顯式動力學分析（Dynamic,explicit） 、隱式動力學分析（Dynamic Implicit）三種非線性動力學分析和只能用于線性的模態動態分析（modal dynamic），都是在時域上分析）；
3、穩態動力學分析（直接法穩態動力學（Steady-statedynamics Direct）、子空間穩態動力學（Steady-statedynamics Subspace）、基于模態的穩態動力學（Steady-statedynamics modal）三種線性穩態動力學分析方法，都是基于時域上的分析）；
4、響應譜分析（response spectrum，也叫沖擊響應分析，基于頻域上的分析）；
5、隨機響應分析（randong spectrum，基于頻域上的分析）；
6、屈曲分析（buckle&riks）
二、動力學分析的詳細介紹
1、模態分析（frequency）
模態分析用于分析結構模態頻率。Frequency模態分析是各種動力學分析類型中基礎的內容，結構的振動特性決定了結構對 于其他各種動力載荷的響應情況，所以，一般情況下，在進行其他動力學分析之前首先要進行模態分析。使用模態分析：
1）可以使結構設計避免共振或按照特定的頻率進行振動（如揚聲器）。
2）可以使工程師認識到對于不同類型的動力載荷結構是如何響應的。
3）有助于在其他動力學分析中估算求解控制參數（如時間步長）。
展開 
轉子動力學臨界轉速及穩態分析的理論背景
附件文檔提供了samcef中轉子動力學臨界轉速計算及穩態分析的理論背景，對于求解器計算時用到的不同算法也進行了簡要區分。 詳細見附件。
轉子動力學臨界轉速及穩態分析的理論背景.pdf
Abaqus動態分析的一點認識
一、 abaqus動態分析分類
1、模態分析（frequency）；
2、瞬態動力學分析（子空間顯式動力學分析（Dynamic Subspace）、顯式動力學分析（Dynamic,explicit） 、隱式動力學分析（Dynamic Implicit）三種非線性動力學分析和只能用于線性的模態動態分析（modal dynamic），都是在時域上分析）；
3、穩態動力學分析（直接法穩態動力學（Steady-statedynamics Direct）、子空間穩態動力學（Steady-statedynamics Subspace）、基于模態的穩態動力學（Steady-statedynamics modal）三種線性穩態動力學分析方法，都是基于時域上的分析）；
4、響應譜分析（response spectrum，也叫沖擊響應分析，基于頻域上的分析）；
5、隨機響應分析（randong spectrum，基于頻域上的分析）；
6、屈曲分析（buckle&riks）
二、動態分析詳細介紹
1、模態分析（frequency）
模態分析用于分析結構模態頻率。Frequency模態分析是各種動力學分析類型中基礎的內容，結構的振動特性決定了結構對 于其他各種動力載荷的響應情況，所以，一般情況下，在進行其他動力學分析之前首先要進行模態分析。使用模態分析：
1）可以使結構設計避免共振或按照特定的頻率進行振動（如揚聲器）。
2）可以使工程師認識到對于不同類型的動力載荷結構是如何響應的。
3）有助于在其他動力學分析中估算求解控制參數（如時間步長）。 模態為結構的固有屬性，計算模態為了得到結構的頻率和振型，計算需要輸入 結構的密度（因為需要質量）、彈性模量和泊松比。
展開 ABAQUS動力學分析Step by Step 培訓教程 ￥13
穩態動力學分析 31
1 導入外部模型 31
2 賦予各個零件材料屬性 31
3 對各個零件進行組裝/裝配 32
4 設置分析步/分析類型 33
5 設置零件間的接觸或裝配關系 34
6 設置邊界條件。約束結構自由度。 35
7 設置載荷條件。在本演示例載荷設置為振幅恒定的加速度譜。 35
8 劃分網格。對需要重點關注的部位進行精細化網格。 37
9 提交計算。 37
10 查看計算結果。 38
11 檢查計算結果。 38
5. 模態動力學分析 39
1 導入外部模型 39
2 賦予各個零件材料屬性 39
3 對各個零件進行組裝/裝配 40
4 設置分析步/分析類型 41
5 設置邊界條件。約束結構自由度。 43
6 設置載荷條件。在本演示例載荷設置為振幅如下圖所示。 44
7 劃分網格。對需要重點關注的部位進行精細化網格。 45
8 提交計算。 46
9 查看計算結果。 46
10 檢查計算結果。 47
將各種動力學分析類型集中進行培訓，不僅可以區分各動力學分析類型的差異，掌握各自的特點，而且當遇到動力學工程問題時，可以明確判斷采用哪種動力學分析類型。
展開 糾正一些關于穩態液動力的錯誤認識 張海平（液壓草根）
糾正一些關于穩態液動力的錯誤認識 張海平（液壓草根）
一分鐘了解穩態熱分析&瞬態熱分析
5）溫度分布仿真結果
2.4.解析解與有限元仿真解的比較
單軸直桿穩態熱傳導解析解與數值解計算結果如下表所示。可以看到數值解與解析解是完全一致的。根據熱流率的仿真結果看，流入熱量與流出熱量是相等的，滿足能量守恒定律。
3.單軸直桿瞬態熱分析
不同于穩態傳熱分析，瞬態傳熱分析是指一個系統的加熱或冷卻過程。在穩態傳熱分析中，分析步時間是沒有意義的；而在瞬態傳熱分析中，分析步的時間是有實際意義的。
3.1.問題描述
如圖所示的單軸直桿傳熱模型（不考慮輻射和對流換熱），熱流率Q=1W從溫度T(0)端流入，流過長度L=400mm，橫截面積A=10×10mm2的直桿，從溫度T(L)=20°C端流出，假設材料為鋁合金，導熱系數k=100W/(m°C)，計算直桿的左端點和中點的溫度隨時間的變化曲線。
3.2.有限元解
1）材料定義
不同于穩態熱分析，在瞬態熱分析中除了定義熱導率（Conductivity）之外，還需要定義密度（Density）和比熱容（Specific Heat）。
2）分析步設置
定義瞬態傳熱分析步，分析步時間為60s。初始增量步設為1s，最小增量步設為0.0006s，最大增量步設為1s。每個增量步所允許的溫度的最大變化設為50°C。
3）邊界條件和載荷
邊界條件和載荷同上述穩態熱分析。另外再對整個直桿施加20°C的初始溫度場。
4）網格劃分
網格劃分同上述穩態熱分析。
5）溫度分布仿真結果
展開 ANSYS workbench 芯片穩態散熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習芯片的三維模型處理
2、學習芯片穩態散熱分析步的建立
3、學習芯片穩態散熱分析的載荷施加
4、學習芯片穩態散熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片穩態散熱分析分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
Moldex3D模流分析之多材質射出成型、熱流道穩態分析頁簽
?設定型芯偏移邊界條件：利用邊界條件頁簽的固定拘束精靈來設定型芯偏移分析的邊界條件。當設定完成后，位移邊界條件項目將會被勾選。
注: Core Shift 分析時，請確認Insert對象皆有實體網格，故不支持Auto-grid下考慮Mold Insert (但Part Insert則可以)。
而如果僅需要重點針對成型過程中帶給模具諸如壓力等影響來檢視，可以使用Sress Add-on 的 Mold Deformation 分析。
熱流道穩態分析頁簽 (Hot Runner Steady Tab)
用戶可在熱流道穩態標簽下來設定熱流道穩態分析的相關參數 (請參考進階分析(Advanced Analysis)下的進階熱澆道分析)
?進澆點流率 (Flow rate from inlet)：默認值是根據模型尺寸與成型參數，使用者可自行編輯。
?分析收斂精度 (Converge criteria for relative error)：默認值為1.00%，越高的數值代表越高的公差，計算精度同時也會下降但迭代次數較少。
?熱澆道澆口數量 (Number of hot runner gates)：此數值會從模型數據內自動讀取，這項是為了讓使用者確認熱流道數量無誤，因此不開放修改。
?熱澆道澆口壓力 (Pressure of hot runner gates)：此項是定義參照壓力，默認值為0 MPa，用戶可自行編輯每一支熱流道的壓力以逼近真實情況中不平衡的壓力分布。
展開 
轉，穩態傳熱分析
一、穩態傳熱的定義
穩態傳熱用于分析穩定的熱載荷對系統或部件的影響。通常在進行瞬態熱分析以前，進行穩態熱分析用于確定初始溫度分布。
穩態滾動輪胎頻響分析 ￥10
上一節講述了基于模態法的自由輪胎和載荷輪胎的頻響分析，其在胎面149點的頻響曲線分別如下：
今天主要講述穩態滾動輪胎的頻響分析，與自由輪胎和載荷輪胎不同，輪胎在穩態滾動狀態下，整個系統的剛度矩陣和阻尼矩陣為不對稱的，采用基于模態法的頻響分析并不能完全表現其模態特性，故穩態滾動輪胎的頻響分析一般采用直接法。采用直接法雖然會使計算時間大大增加犧牲了計算效率，但是得到的頻響結果更符合傳遞特性。
直接法的頻響分析是在step3roll_tire.inp的計算結果基礎上進行重啟動分析；
如果想基于模態法，則在step4rolltire_mode.inp的計算結果進行重啟動分析即可。
本節主要講述直接法的穩態滾動輪胎頻響分析。
展開 除霜穩態分析規范 ￥5
某重卡商用車駕駛室除霜穩態分析規范
Abaqus穩態熱分析實例
首先創建2D、shell的幾何模型，其次是材料參數的設置，與靜力分析不同，熱傳導需要設置熱傳導系數，在Mechanical>Conductivity里輸入52。本例是穩態熱分析，因此只需要這一個參數，若為瞬態熱分析，則還需要比熱以及密度值。
其次進行分析步設置，這一步與靜力分析也有所不同，選擇Gerneal>Heat Transfer作為分析步。默認的為瞬態響應，這里選擇穩態分析，同靜力分析一樣，這里的時間1沒有真實含義，保持默認。增量步設置與靜力分析一樣。
邊界條件由默認的Mechanical改為Other，選擇溫度。選擇模型最下面的邊，這里定義為bottom集，給予100度的溫度。
下面設置模型與周圍空氣的對流。模型右面的邊（side）與上面的邊（top）與周圍環境發生熱交換，對流系數為750，Sink temperature為周圍環境的溫度，這里給0。
Mesh模塊中，需要將單元族改為Heat Transfer，確認使用的是DC2D4單元。至此，熱分析的設置已經完成。可以提交計算。在后處理中查詢右邊界從下網上0.2m處的溫度值為18.4151，與理論計算結果18.3相差不大。右圖為對模型網格加密的結果，顯示溫度值為18.29，接近理論解。
abaqus穩態傳熱分析實例.pdf
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